Cianobacterias en Uruguay: crean test rápido que detecta toxicidad en el agua en 30 minutos

Un equipo de investigadoras del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE), junto a colegas de la Universidad de la República, desarrolló una herramienta rápida, sensible y de bajo costo para detectar cianobacterias capaces de producir toxinas en el agua incluso antes de que se formen floraciones visibles, un avance que puede transformarse en una pieza clave para el monitoreo ambiental y los sistemas de alerta temprana en Uruguay.

El trabajo fue publicado recientemente en la revista científica Journal of Microbiological Methods bajo el título LAMP-based detection of toxic Microcystis spp. as an early warning tool for water quality monitoring y presenta un método basado en la técnica LAMP —amplificación isotérmica mediada por bucles— que permite identificar en menos de 30 minutos la presencia de Microcystis tóxicas, uno de los géneros de cianobacterias más asociados a episodios de contaminación del agua en el país.

Las floraciones de cianobacterias se han convertido en un problema creciente para la calidad del agua y la salud pública debido al aumento de la eutrofización y al impacto del cambio climático. Uno de los principales desafíos es que los métodos de monitoreo que se utilizan actualmente suelen ser lentos, costosos y dependen de equipamiento sofisticado o de observaciones microscópicas que no permiten distinguir con rapidez si las poblaciones presentes son realmente tóxicas. Frente a ese escenario, el nuevo desarrollo apunta específicamente a detectar aquellas cepas de Microcystis con capacidad de producir microcistinas, toxinas perjudiciales para humanos y animales, mediante la amplificación del gen mcyJ, un marcador genético vinculado a esa capacidad tóxica.

Gabriela Martínez de la Escalera y Carolina Croci, dos de las investigadoras que participaron del estudio, explicaron a El País que detrás del resultado "hubo un largo trabajo de diseño molecular y optimización de laboratorio". Según detallaron, el punto de partida fue justamente identificar que la cianobacteria que aparece con mayor frecuencia en estos eventos es Microcystis y que dentro de una misma floración pueden coexistir poblaciones tóxicas y no tóxicas, algo que vuelve insuficiente la sola observación por microscopía. Por eso, decidieron desarrollar una herramienta que fuera “más molecular” y permitiera saber con precisión cuándo existe toxicidad real. Para ello diseñaron distintos juegos de primers o cebadores genéticos dirigidos al gen mcyJ y comenzaron una etapa de ensayos sucesivos con controles positivos.

Foto: Ricardo Figueredo/El País.

Las científicas señalaron que la iniciativa surgió a partir de un proyecto liderado por Claudia Piccini con financiamiento de la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII), pensado desde el inicio con una lógica aplicada: obtener un producto final útil para la gestión de calidad de agua. En ese contexto, aprovecharon además el conocimiento acumulado en el uso de técnicas moleculares durante la pandemia de covid-19, cuando la metodología LAMP ganó notoriedad por su rapidez diagnóstica, para trasladar ese mismo principio a la detección de cianotoxinas.

Martínez de la Escalera y Croci relataron que durante meses probaron diferentes combinaciones de primers, concentraciones de ADN, inhibidores enzimáticos y condiciones de amplificación "hasta llegar a un protocolo de funcionamiento óptimo". Luego compararon la sensibilidad del nuevo sistema con el qPCR, el PCR cuantitativo que el grupo utiliza desde 2013 como técnica de referencia. Allí comprobaron que el LAMP no solo era mucho más rápido, sino que también alcanzaba altos niveles de sensibilidad y especificidad.

De acuerdo con los resultados publicados, el método logró detectar ADN de Microcystis tóxicas con 100% de sensibilidad en apenas unos 12 a 19 minutos, mientras que la modalidad de tiras de flujo lateral —similar a un test de embarazo— alcanzó el límite de detección más bajo, permitiendo identificar concentraciones equivalentes a cerca de 150 células tóxicas por mililitro de agua.

Además de la rapidez, otro de los puntos fuertes del desarrollo fue la sencillez para leer los resultados. Las investigadoras explicaron que ensayaron varios sistemas de visualización: fluorescencia en tiempo real, cambios colorimétricos por pH y tiras reactivas. Estas últimas terminaron siendo una de las alternativas más prometedoras porque permiten una interpretación muy simple —dos bandas positivo, una negativo—, sin depender de equipamiento complejo ni de personal altamente especializado. Esa facilidad de uso, remarcaron, abre la puerta a que el método pueda utilizarse directamente en campo o en laboratorios de monitoreo rutinario.

La herramienta fue validada con éxito en muestras naturales provenientes de distintos ambientes, desde reservorios de agua dulce hasta zonas costeras, y mostró capacidad para detectar microorganismos aun en concentraciones bajas, es decir, antes de que la floración sea visible a simple vista. Esa posibilidad de anticipación es justamente uno de los aspectos más valorados por el equipo, porque permitiría generar alertas tempranas y actuar antes de que el fenómeno alcance niveles críticos.

Foto Archivo El País.

El estudio fue liderado por Claudia Piccini y contó además con la participación de Paola Scavone, Carla Kruk y Ángel Segura. Dentro del IIBCE, el trabajo se desarrolló en el Laboratorio de Ecología Microbiana Acuática y el Laboratorio de Biofilms Microbianos, en el ámbito del Centro de Investigación en Ciencias Ambientales (CICA). Para las investigadoras, "el objetivo final ahora es que la técnica salga del ámbito estrictamente académico y pase a incorporarse a los controles públicos de calidad de agua".

En ese sentido, adelantaron que ya comenzaron un proceso de transferencia tecnológica con el Ministerio de Ambiente para capacitar a técnicos y facilitar la incorporación progresiva de estas metodologías a los sistemas oficiales de monitoreo. Actualmente, explicaron, "muchos análisis dependen todavía de la observación microscópica, que además de ser lenta requiere un ojo muy entrenado y no permite distinguir si las cianobacterias detectadas son tóxicas o no".

La expectativa del equipo es que, tanto esta nueva herramienta LAMP como la técnica de qPCR cuantitativo que ya manejan desde hace años, puedan "ponerse a disposición de ministerios, intendencias y organismos responsables de la gestión ambiental para determinar de forma rápida cuándo existe un riesgo sanitario asociado al agua".

Foto: Ricardo Figueredo.